专利名称：一种火电厂厚垫层调节三种地基处理方法
技术领域：
本发明涉及一种土木工程地基加固方法，具体地说是涉及一种应用在火力发电厂主厂房中，厚垫层调节三种不同地基处理方法。
背景技术：
火力发电厂中的主厂房，高度高、荷载大、安全要求高。按照规范的规定，一般情况下，一幢建筑物基础下采用一种地基处理方式。若采用强夯、灰土桩、碎石桩等称为复合地基；若采用水泥土桩、素混凝土桩等称为半刚性复合地基。在规划的火力发电厂中，有将预留的主厂房区地基，按规划的同等单机规模一次性处理完成，尤其像强夯这种施工有振动，扩建施工势必对已在安全正常运行的设备产生不利影响。从上世纪90年代开始，科技水平发展日新月异，原规划的装机容量，经常发生变化。预留的单机300MW机组扩建条件，当扩建实施时，可能变成单机600MW级，甚至1000MW级，这就为原先已处理过的地基，提出了挑战。不失一般性，单机容量越大，主厂房荷载越大，所占面积越大，可能造成原处理的地基承载力不满足实际要求，处理的面积不够大，或者是预留的条件，周围环境发生了变化，运行着的管道漏水，会浸泡处理过的地基，造成地基承载力下降而不满足要求。扩建主厂房场地，由于地下水很深，不考虑地下水的作用，由三类地基土构成，即第I区:强夯后未经软化或表层软化，但下部强夯土层其工程特性较好，能够直接利用；第II区:强夯后的地基土完全软化，地基土与强夯时相比力学性能稍差，不能满足要求；第111区:未经地基处理具湿陷性的天然地基，位于主厂房扩建端。具体如下:
1、I区工程地质条件
该区强夯后的地基土 表层原位测试值已明显偏小，已不具强夯土的工程特性，其下部的原位测试值与强夯当时的测试值相当，具有原强夯土较好的工程特性。因而该区清除表层后，仍可采用利用强夯后的地基土。地基承载力特征值为300kPa，压缩模量20.5MPa。2、II区工程地质条件
该区强夯后的地基土普遍偏软，已不具备强夯土的力学性能，地基承载力特征值为180kPa，压缩模量 13.5MPa。3、III区工程地质条件
主厂房扩建端，属非强夯区域，地基土均为天然土层，具自重湿陷性，地基土承载力特征值为190kPa，压缩模量13MPa。
发明内容
本发明所要要解决的技术问题是提供一种火电厂厚垫层调节地基处理方式，通过加厚褥垫层，调节三种地基加固处理形式协调共同工作。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为:
一种火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，所述厚垫层厚度为0.8-1.2m，厚垫层下方设有强夯复合地基和素混凝土桩半刚性复合地基，厚垫层下方强夯复合地基一侧设有水泥土桩半刚性复合地基。所述强夯复合地基建筑方法为:在湿陷性黄土上，经过重锤夯击而形成，锤底面积5m2,正方形布点，夯点间距5m，主夯点:使用8000kN.m,隔行跳打；复打:使用3000kN.m,每次回填厚度小于4m ;单点:使用3000kN.m，打原夯点及四夯点间；满夯:使用2000kN.m，夯一遍，锤印搭接1/3，其质量控制为:全部消除土的湿陷，其承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。所述素混凝土桩半刚性复合地基建筑方法为:在强夯复合地基经水浸泡过后实施，在其基础上，机械洛阳铲工艺成孔，按桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.4m,桩长12.0m，桩间距1.lm, C20混凝土填料，选用机械方式夯填桩孔水，等边三角形布置，素混凝土桩半刚性复合地基，其桩体混凝土强度等级不低于C20，素混凝土桩半刚性复合地基承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。所述水泥土桩半刚性复合地基建筑方法为:在湿陷性黄土上，由冲击或沉管成孔，桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.5m,桩长12.0m,桩间距1.1m,水泥土填料，选用机械方式夯填桩孔水，等边三角形布置，其质量控制为:承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。所述水泥土由水泥和土按体积比1: 7配料搅拌而成。作为本发明的一种优选方案，所述厚垫层厚度为lm，首先挖除素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上部0.3m，在素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上，用由生石灰和土按体积比2:8配料混合而成的二八灰土碾压而形成厚垫层，分层压实回填至-6.60m,压实系数不低于0.98，分层压实回填后的承载力特征值不小于300kPa，压缩模量不小于20MPa。本发明采用Im厚二八灰土厚垫层，有效调节强夯法处理地基与水泥土桩处理地基的协调性，有效调节强夯法处理地基与素混凝土桩处理地基的协调性，有效调节素混凝土桩处理地基与水泥土桩处理地基的协调性。本发明在厚垫层下方设置强夯复合地基，强夯法处理地基土，是以土治土，很好的消除了湿陷，其复合地基承载力及压缩模量均满足工程扩建使用的要求，充分利用强夯法处理过的地基土，能大幅度节约地基处理费用。本发明在厚垫层下方设置素混凝土桩，机械钻孔取土方式成孔，可以减少成孔时对周围土的扰动，土层遇水浸泡软化深度与原强夯影响层深度基本一致，处理深度及桩长应与之相一致，通过调整桩径、桩间距来达到所需要的地基承载力和压缩模量值，形成的半刚性复合地基与原强夯过的复合地基能够相协调。本发明在厚垫层下方设置水泥土桩半刚性复合地基，水泥土桩，通过冲击或沉管成孔，对原状土进行了挤压，用机械夯实填料，改变了原土体受力结构，形成新的密实体受力结构，达到消除湿陷、提高地基承载力的目的，水泥土桩法是以土治土，与强夯法处理的复合地基土工程特性指标相近，地基变形容易协调，水泥土桩长12m，8000kN.m强夯消除湿陷深度亦约为12m，沉降容易一致，处理费用低，技术经济效益好。
图1为本发明实施例的平面布置示意图。图2为本发明A-A剖视图。
具体实施例方式根据图1和图2所示，通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明:
一种火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，厚垫层I下方设有强夯复合地基2和素混凝土桩半刚性复合地基3，厚垫层I下方强夯复合地基I 一侧设有水泥土桩半刚性复合地基4。首先建筑强夯复合地基2，其方法为:在I区5湿陷性黄土上，经过重锤夯击而形成，锤底面积5m2，正方形布点，夯点间距5m，主夯点:使用8000kN.m,隔行跳打；复打:使用3000kN.m,每次回填厚度小于4m ;单点:使用3000kN.m,打原夯点及四夯点间；满夯:使用2000kN.m，夯一遍，锤印搭接1/3，其质量控制为:全部消除土的湿陷，其承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。在强夯复合地基经水浸泡过后实施，在II区6上建筑素混凝土桩半刚性复合地基建筑3，其方法为:机械洛阳铲工艺成孔，按桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.4m,桩长12.0m，桩间距1.lm, C20混凝土填料，选用机械方式夯填桩孔，等边三角形布置，素混凝土桩半刚性复合地基，其桩体混凝土强度等级不低于C20，素混凝土桩半刚性复合地基承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。在III区7湿陷性黄土上，建筑水泥土桩半刚性复合地基建筑，其方法为:在湿陷性黄土上，由冲击或沉管成孔，桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.5m，桩长12.0m,桩间距1.1m,由水泥和土按体积比1:7配料构成的水泥土搅拌均匀，填料，选用机械方式夯填桩孔，等边三角形布置，其质量控制为:承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。最后建筑厚垫层，首先挖除素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上部0.3m，在素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上，用由生石灰和土按体积比2:8配料混合而成的二八灰土碾压而形成厚垫层，分层压实回填至-6.60m，厚垫层厚度可以为0.8 m、1.0m、l.1 m或1.2 m,即0.8 -1.2 m之间任意值,压实系数不低于0.98，分层压实回填后的承载力特征值不小于300kPa，压缩模量不小于20MPa。I区5强夯复合地基区，本发明采用8000kN.m能级强夯，消除湿陷的深度，采用梅纳公式估算为:D= a (mH+10)1/2式中:α-系数，取0.28 0.66 ;m_锤质量；H_提升高度，分析该式，消除湿陷的深度只与形成总的能级有关，实际上单位面积上的能级、夯点间距、土的性质、地层的均匀性等都是影响消除湿陷的重要因素，采用一个0.28 0.66相差一倍的系数来概括，可靠性就差些，可以通过试验确定消除湿陷的深度。本发明强夯设计参数，锤底面积5m2，正方形布点，夯点间距5m，主夯点:使用8000kN.m,隔行跳打；复打:使用3000kN.m,每次回填厚度小于4m ;单点:使用3000kN.m,打原夯点及四夯点间；满夯:使用2000kN.m，夯一遍，锤印搭接1/3，经过上述估算，结合试验，采用8000kN.m,能消除湿陷11.8m, 8000kN.m能级强夯后，在500kPa的试验压力下，场地的湿陷基本已消除，剩余湿陷量远小于50mm，故依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025的相关规定，可按非湿陷性黄土地基进行设计，强夯复合地基2承载力特征值为300kPa，压缩模量为20.5MPa。II区地基土虽经强夯，由于长时间浸泡，该区8000kN.m强夯能级强夯后的地基土强度已不能满足要求，需进行二次处理。检测结果表明，该区地基土已消除了的湿陷性，力口固处理的主要目的是提高地基承载力和压缩模量，以满足受力的需要。本发明按桩径0.4m,桩长12.0m,桩距1.5m, C20混凝土，等边三角形布桩，复合地基承载力特征值估算如下:
置换率m=0.0645
单桩竖向承载力特征值估算如下:
Ra=Up Σ qsili+qpAp=506(kN)
单桩竖向承载力特征值按桩身强度计算:
Ra=VcfcAP=723(kN)
取上式的较小值:Ra=506kN
复合地基承载力特征值fspk=mRa+AP+P (l-m)fAk=358(kPa)
复合地基压缩模量Es1 2=fspk^-fak X 9.5=24 (MPa)
上述计算结果表明，素混凝土桩半刚性复合地基3承载力特征值和压缩模量值，满足主厂房上部荷载的要求，沉降容易协调。桩顶标高-7.60m，施工桩顶-7.30m，挖除上部
0.30m，检测结果:素混凝土桩半刚性复合地基3承载力特征值不小于300kPa，压缩模量不小于20MPa。本发明非夯区III区采取的地基处理方案为水泥土桩半刚性复合地基4，水泥土桩，通过冲击或沉管成孔，用机械夯实填料，改变了原土体受力结构，形成新的密实体受力结构，达到消除湿陷、提高地基承载力的目的。本发明采用桩径取d=0.5m,以III区非湿陷性土为持力层，根据基础埋深，有效桩长为12m。按等边三角形布桩，桩孔之间的中心距离可为桩孔直径的2.0 2.5倍，即为1000 1250mm,按规范公式估算:
S=0.95 X dX [ λ c P (Acp ^ax- p d) ] 1/2=1.1 (m)
按桩径0.5m,桩长12.0m,桩距1.lm,水泥土填料,等边三角形布桩，复合地基承载力特征值估算如下:
置换率 m=d2/de2= d2/ (1.05s) 2=0.52/ (1.05 X 1.1) 2=0.1874单桩竖向承载力特征值按桩侧土和桩端土阻力估算:
Ra=Up Σ qsili+qpAP=275(kN)
单桩竖向承载力特征值按桩身强度计算:
Ra= n fcuAP=259 (kN)
复合地基承载力特征值fspk=mRa+AP+P (l-m)fAk=386(kPa)
复合地基压缩模量ESl 2=fspk+fakX 13=26 (MPa)
桩径取d=0.5m,以III区非湿陷性土为持力层，根据基础埋深，桩长取12.0m，桩距1.1m,水泥土填料，等边三角形布桩，复合地基承载力特征值为386kPa，复合地基压缩模量为26MPa，与原强夯复合地基处理值相比较合适，采用水泥土桩法处理本工程主厂房地基，以土治土，与强夯法处理的地基土工程特性指标一致，地基变形容易协调。本实施例主厂房强夯顶面标高为-7.60m,用二八灰土分层压实回填至-6.60m,形成厚垫层1，压实系数0.98，分层压实回填后的承载力特征值不小于300kPa，分层压实回填后的压缩模量不小于20MPa。
权利要求
1.一种火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述厚垫层厚度为0.8-1.2m，厚垫层下方设有强夯复合地基和素混凝土桩半刚性复合地基，厚垫层下方强夯复合地基一侧设有水泥土桩半刚性复合地基。
2.根据权利要求1所述的火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述强夯复合地基建筑方法为:在湿陷性黄土上，经过重锤夯击而形成，锤底面积5m2，正方形布点，夯点间距5m，主夯点:使用8000kN.m，隔行跳打；复打:使用3000kN.m，每次回填厚度小于4m ;单点:使用3000kN.m，打原夯点及四夯点间；满夯:使用2000kN.m，夯一遍，锤印搭接1/3，其质量控制为:全部消除土的湿陷，其承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于 20MPa。
3.根据权利要求1所述的火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述素混凝土桩半刚性复合地基建筑方法为:在强夯复合地基经水浸泡过后实施，在其基础上，机械洛阳铲工艺成孔，按桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.4m,桩长12.0m,桩间距1.lm, C20混凝土填料，选用机械方式夯填桩孔，等边三角形布置，素混凝土桩半刚性复合地基，其桩体混凝土强度等级不低于C20，素混凝土桩半刚性复合地基承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。
4.根据权利要求1所述的火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述水泥土桩半刚性复合地基建筑方法为:在湿陷性黄土上，由冲击或沉管成孔，按桩顶标高-7.60m,施工桩顶-7.30m,桩径0.5m,桩长12.0m,桩间距1.1m,水泥土填料,选用机械方式夯填桩孔，等边三角形布置，水泥土桩半刚性复合地基承载力特征值不低于300kPa，压缩模量值不低于20MPa。
5.根据权利要求4所述的火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述水泥土由水泥和土按体积比1:7配料搅拌而成。
6.根据权利要求1所述的火电厂厚垫层调节三种地基处理方法，其特征在于:所述厚垫层厚度为lm，首先挖除素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上部.0.3m，在素混凝土桩半刚性复合地基和水泥土桩半刚性复合地基上，用由生石灰和土按体积比2:8配料混合而成的二八灰土碾压而形成厚垫层，分层压实回填至-6.60m，压实系数不低于0.98，分层压实回填后的承载力特征值不小于300kPa，压缩模量不小于20MPa。
全文摘要
本发明涉及一种土木工程地基加固方法，具体地说是涉及一种应用在火力发电厂主厂房中，厚垫层调节三种不同地基处理方法，所述厚垫层厚度为0.8-1.2m，厚垫层下方设有强夯复合地基和素混凝土桩半刚性复合地基，厚垫层下方强夯复合地基一侧设有水泥土桩半刚性复合地基。本发明采用1m厚二八灰土厚垫层，有效调节强夯法处理地基与水泥土桩处理地基的协调性，有效调节强夯法处理地基与素混凝土桩处理地基的协调性，有效调节素混凝土桩处理地基与水泥土桩处理地基的协调性，并且造价低。
文档编号E02D3/046GK103161149SQ20111041306
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者李国田, 曹志民, 连辉, 刘芳, 周汉斌 申请人:河南省电力勘测设计院